一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备技术

本发明专利技术公开了一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备，所述实施方法包括如下步骤：输入患者不同呼吸时相的4D医学图像，勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓；设计4D放疗计划；监测患者呼吸时相并预测患者呼吸时相变化；调用对应呼吸时相的射野参数；控制医疗X射线机形成相应射野，以及完成相应的出束照射动作；判断本单分次4D放疗是否结束，是则形成患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图；计算本单分次放疗中患者所接受的实际剂量分布；将计算出的实际剂量分布与本单分次4D放疗计划的计划剂量分布进行对比，根据对比结果确定是否需要优化后续分次4D放疗计划。本发明专利技术能够达到精确四维放疗的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备
本专利技术涉及一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备。
技术介绍
放射治疗是治疗恶性肿瘤的主要技术手段之一,其目标是最大限度地将放射线集中照射到肿瘤(靶区),而周围的正常组织及器官应受到最小的剂量。影像引导放射治疗(IGRT)技术是在三维放射治疗技术的基础上加入了时间因素的概念而成为四维放射治疗(4D放疗)；一般将四维放射治疗(4D放疗)定义为在影像定位、放疗计划设计和治疗实施阶段均明确考虑解剖结构随时间变化的放疗技术，其实施过程包括四维影像定位、四维放疗计划设计和四维治疗实施三个部分组成；IGRT技术充分考虑了解剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，在患者进行治疗前、治疗中利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时监控，并利用图像和/或信号引导本单分次治疗和/或后续分次治疗，引导的方式可以是校正患者摆位、调整治疗计划或引导射线束照射；由于影像引导放射治疗(IGRT)技术和四维放射治疗(4D放疗)技术能够在不增加甚至是减少正常组织放射损伤的情况下，显著提高传统放射治疗的精确性，因此在近年来得到了广泛研究和推广。同时，造成肿瘤位置和重要器官在治疗过程中的移动一般是由于患者的呼吸，如肿瘤在呼吸循环内的位移可达几个厘米，现有技术中为了避免这一技术问题，一般4D放疗计划设计是针对4D图像中的某一时相进行，治疗实施时让患者在放疗计划设计时所用的时相进行憋气，这种方式只能适用于呼吸自主控制状态良好且愿意配合的患者，适用范围相对较窄，且由于患者憋气时间有限，每次治疗实施时均会严重延长患者的治疗时间，缩短治疗效率，对患者的耐受性要求较高。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备。本专利技术的技术手段如下：一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法，包括如下步骤：步骤1：输入患者不同呼吸时相的4D医学图像，并勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓，执行步骤2；步骤2：设计4D放疗计划；所述4D放疗计划包括对应各呼吸时相的射野参数和计划剂量分布、以及各时相合成计划剂量分布，执行步骤3；步骤3：输出本单分次4D放疗计划，执行步骤4；步骤4：监测患者呼吸时相并预测患者呼吸时相变化，执行步骤5；步骤5：根据所预测的呼吸时相变化从输出的本单分次4D放疗计划中调用对应呼吸时相的射野参数，执行步骤6；步骤6：根据所调用的射野参数控制医疗X射线机形成相应射野，以及完成相应的出束照射动作，执行步骤7；步骤7：实时存储医疗X射线机各动作数据，执行步骤8；步骤8：判断本单分次4D放疗是否结束，是则执行步骤9，否则返回步骤4；步骤9：根据所监测的患者呼吸时相变化形成患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图，执行步骤10；步骤10：利用医疗X射线机各动作数据和患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图计算本单分次放疗中患者所接受的实际剂量分布，执行步骤11；步骤11：将计算出的实际剂量分布与本单分次4D放疗计划的计划剂量分布进行对比，根据对比结果确定是否需要优化后续分次4D放疗计划；进一步地，所述步骤2包括如下步骤：ⅰ、设计所述靶区和危及器官的约束条件；ⅱ、利用逆向计划优化方法形成4D放疗计划；ⅲ、判断4D放疗计划中的总计划剂量分布是否符合临床要求，若不满足，则修改逆向计划优化方法的优化条件重新形成4D放疗计划；ⅳ、反复执行步骤ⅲ直至4D放疗计划中的总计划剂量分布符合临床要求；进一步地，在患者被实施4D放疗之前还具有如下步骤：①对患者进行呼吸训练；②确定患者的呼吸运动处于平稳状态；③监测患者呼吸时相；④根据所监测的呼吸时相建立呼吸预测数据库；进一步地，所述步骤4具体为：根据所监测的患者当前呼吸时相，结合所建立的呼吸预测数据库确定患者下一呼吸时相；进一步地，所述医疗X射线机包括根据射野参数运动形成相应射野的自动多叶准直器和根据射野参数完成相应出束照射动作的加速器。一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施设备，包括：输入模块，用于输入患者不同呼吸时相的4D医学图像；连接输入模块的用于勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓的勾画模块；连接勾画模块的用于设计4D放疗计划的放疗计划模块；所述4D放疗计划包括对应各呼吸时相的射野参数和计划剂量分布、以及各时相合成计划剂量分布；连接放疗计划模块的用于输出本单分次4D放疗计划的输出模块；用于监测患者呼吸时相的呼吸监测装置；连接呼吸监测装置的用于预测患者呼吸时相变化的呼吸时相预测模块；连接呼吸时相预测模块和输出模块的用于根据所预测的呼吸时相变化从输出的本单分次4D放疗计划中调用对应呼吸时相的射野参数的调用模块；连接调用模块的用于根据所调用的射野参数控制医疗X射线机形成相应射野以及完成相应的出束照射动作的控制模块；医疗X射线机；连接医疗X射线机的用于存储医疗X射线机各动作数据的存储模块；用于判断本单分次4D放疗是否结束的判断模块；连接判断模块的用于当本单分次放射治疗结束后根据所监测的患者呼吸时相变化形成患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图的呼吸曲线生成模块；连接存储模块和呼吸曲线生成模块的用于利用医疗X射线机各动作数据和患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图计算本单分次放疗中患者所接受的实际剂量分布的剂量验证模块；连接剂量验证模块的用于将计算出的实际剂量分布与本单分次4D放疗计划的计划剂量分布进行对比并根据对比结果确定是否需要优化后续分次4D放疗计划的剂量对比模块；另外，还包括：根据所监测的呼吸时相建立的呼吸预测数据库；所述呼吸时相预测模块根据所监测的患者当前呼吸时相，结合所建立的呼吸预测数据库确定患者下一呼吸时相；进一步地：所述输入模块、勾画模块、放疗计划模块、输出模块、剂量验证模块和剂量对比模块集成于4D放疗计划系统；所述呼吸时相预测模块、调用模块、控制模块、判断模块、存储模块和呼吸曲线生成模块集成于4D放疗控制系统。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备，解决了让患者在放疗计划设计时所用的时相进行憋气的现有方式所导致的延长治疗时间以及适用范围窄的问题，提高了治疗效率，在治疗实施过程中充分考虑了患者呼吸运动对肿瘤位置和危及器官的位移影响，4D放疗计划能够随时跟随患者呼吸运动而作适应性调整，达到精确四维放疗的目标，有效实现了最大限度地将放射线集中照射到肿瘤，同时周围的正常组织及器官受到最小的剂量。附图说明图1是本专利技术所述实施方法的流程图；图2是本专利技术所述实施设备的结构示意图；图3是本专利技术所述实施设备的结构框图。图中：1、加速器，2、自动多叶准直器，3、呼吸监测装置，4、4D放疗控制系统，5、4D放疗计划系统，6、患者。具体实施方式如图1所示的一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法，包括如下步骤：步骤1：输入患者不同呼吸时相的4D医学图像，并勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓，执行步骤2；步骤2：设计4D放疗计划；所述4D放疗计划包括对应各呼吸时相的射野参数和计划剂量分布、以及各时相合成计划剂量分布，执行步骤3；步骤3：输出本单分次4D放疗计划，执行步骤4；步骤4：监测患者呼吸时相并预测患者呼吸时相变化，执行步骤5；步骤5：根据所预测的呼吸时相变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：输入患者不同呼吸时相的4D医学图像，并勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓，执行步骤2；步骤2：设计4D放疗计划；所述4D放疗计划包括对应各呼吸时相的射野参数和计划剂量分布、以及各时相合成计划剂量分布，执行步骤3；步骤3：输出本单分次4D放疗计划，执行步骤4；步骤4：监测患者呼吸时相并预测患者呼吸时相变化，执行步骤5；步骤5：根据所预测的呼吸时相变化从输出的本单分次4D放疗计划中调用对应呼吸时相的射野参数，执行步骤6；步骤6：根据所调用的射野参数控制医疗X射线机形成相应射野，以及完成相应的出束照射动作，执行步骤7；步骤7：实时存储医疗X射线机各动作数据，执行步骤8；步骤8：判断本单分次4D放疗是否结束，是则执行步骤9，否则返回步骤4；步骤9：根据所监测的患者呼吸时相变化形成患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图，执行步骤10；步骤10：利用医疗X射线机各动作数据和患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图计算本单分次放疗中患者所接受的实际剂量分布，执行步骤11；步骤11：将计算出的实际剂量分布与本单分次4D放疗计划的计划剂量分布进行对比，根据对比结果确定是否需要优化后续分次4D放疗计划。...

【技术特征摘要】
1.一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施设备，其特征在于包括：输入模块，用于输入患者不同呼吸时相的4D医学图像；连接输入模块的用于勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓的勾画模块；连接勾画模块的用于设计4D放疗计划的放疗计划模块；所述4D放疗计划包括对应各呼吸时相的射野参数和计划剂量分布、以及各时相合成计划剂量分布；连接放疗计划模块的用于输出本单分次4D放疗计划的输出模块；用于监测患者呼吸时相的呼吸监测装置；连接呼吸监测装置的用于预测患者呼吸时相变化的呼吸时相预测模块；连接呼吸时相预测模块和输出模块的用于根据所预测的呼吸时相变化从输出的本单分次4D放疗计划中调用对应呼吸时相的射野参数的调用模块；连接调用模块的用于根据所调用的射野参数控制医疗X射线机形成相应射野以及完成相应的出束照射动作的控制模块；医疗X射线机；连接医疗X射线机的用于存储医疗X射线机各动作数据的存储模块；用于判断本单分次4D放疗是否结束的判断模块；连接判断模块的用于当本单分次放射治疗结束后根据所监测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宁，张爱萍，韩军，卿珍，薛辰全，尹亚男，于静恩，侯大伟，吴飞，韩杰，
申请(专利权)人：大连现代医疗设备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21